第十二章其他分離方法

通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握溶液結(jié)晶的基本概念和原理；溶液的相平衡與過飽和度在結(jié)晶過程中的應(yīng)用。了解各種工業(yè)結(jié)晶方法的特點(diǎn)與選擇原則，以及工業(yè)結(jié)晶器的主要形式。學(xué)習(xí)目的與要求12.1結(jié)晶

12.1.1結(jié)晶的基本概念第十二章其他分離方法一、結(jié)晶單元操作及其特點(diǎn)

固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從溶液、熔融混合物或蒸氣中析出的過程稱為結(jié)晶。應(yīng)用示例氯化鉀水氯化鉀溶液結(jié)晶間二氯苯對二氯苯對二氯苯熔融結(jié)晶三聚氰胺尿素氨氣三聚氰胺降華結(jié)晶二、結(jié)晶過程的分類結(jié)晶過程溶液結(jié)晶

熔融結(jié)晶√升華結(jié)晶沉淀結(jié)晶√反應(yīng)結(jié)晶

鹽析結(jié)晶噴射結(jié)晶冰析結(jié)晶三、晶體的概念1.晶體

固體物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)元（原子、離子或分子）作三維有序規(guī)則排列即形成晶體。NaCl晶體結(jié)構(gòu)模型2.晶格與晶系

各質(zhì)點(diǎn)元（原子、離子或分子）間由于力的作用，在固定平衡位置振動(dòng)，彼此之間保持一定的距離，稱為晶格。三、晶體的概念晶體具有不同的晶格結(jié)構(gòu)，晶體按其晶格結(jié)構(gòu)分為不同晶系。(1)晶格(2)晶系晶體的七種晶系3.晶習(xí)

晶體的外部宏觀形狀稱為晶習(xí)。晶習(xí)是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。影響晶習(xí)的因素

物料性質(zhì)

結(jié)晶條件

物理環(huán)境三、晶體的概念四、結(jié)晶過程結(jié)晶過程成核產(chǎn)生微小晶粒作為結(jié)晶的核心－晶核。晶體成長晶核長大－宏觀的晶體。溶液結(jié)晶晶漿晶體溶液過濾晶體產(chǎn)品母液一、相平衡與溶解度溶解度曲線固體物質(zhì)與其溶液相接觸溶液未飽和固體溶解溶液過飽和固體析出溶解速率析出速率=溶液恰好達(dá)到飽和液－固相平衡某些無機(jī)鹽在水中的溶解度曲線溫度升高溶解度增大溫度升高溶解度基本不變正溶解度特性溫度升高溶解度減小逆溶解度特性變態(tài)點(diǎn)含有超過飽和量溶質(zhì)的溶液。結(jié)晶過程的推動(dòng)力過飽和度過飽和溶液定義過飽和度定義過飽和溶液與相同溫度下的飽和溶液的濃度之差。二、溶液的過飽和與介穩(wěn)區(qū)

12.1結(jié)晶

12.1.1結(jié)晶的基本概念第十二章其他分離方法12.1.2結(jié)晶熱力學(xué)簡介12.1.3結(jié)晶動(dòng)力學(xué)簡介一、晶核的形成1.晶核產(chǎn)生溶液中快速運(yùn)動(dòng)的溶質(zhì)元素(原子、離子或分子)線體單元

相互碰撞線體單元增長晶胚

晶胚增長晶核

晶胚分解晶核直徑：數(shù)十納米至幾微米

2.初級(jí)成核與二級(jí)成核

沒有晶體存在的過飽和溶液中自發(fā)產(chǎn)生晶核的過程初級(jí)成核有晶體（晶種）存在過飽和溶液中產(chǎn)生晶核的過程二級(jí)成核初級(jí)成核速率>二級(jí)成核速率超細(xì)粒子制造初級(jí)成核大粒子制造二級(jí)成核一、晶核的形成晶體生長

擴(kuò)散過程

溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)以擴(kuò)散方式由液相主體穿過靠近晶體表面的靜止液層轉(zhuǎn)移至晶體表面。表面反應(yīng)過程

到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)按一定排列方式嵌入晶面，使晶體長大并放出結(jié)晶熱。傳熱過程

放出的結(jié)晶熱傳導(dǎo)至液相主體。

二、晶體的生長晶體成長示意圖晶體正在成長晶面溶液主體液膜擴(kuò)散推動(dòng)力表面反應(yīng)推動(dòng)力2.影響晶體生長的因素

(1)晶粒大小的影響

對個(gè)別物系，原晶粒的初始粒度越大，其成長

速率越快

對多數(shù)物系，晶體的成長與原晶粒的初始粒度

無關(guān)

低溫結(jié)晶為表面反應(yīng)控制

高溫結(jié)晶為擴(kuò)散控制(2)結(jié)晶溫度的影響二、晶體的生長12.1結(jié)晶

12.1.1結(jié)晶的基本概念第十二章其他分離方法12.1.2結(jié)晶熱力學(xué)簡介12.1.3結(jié)晶動(dòng)力學(xué)簡介12.1.4工業(yè)結(jié)晶方法與設(shè)備工業(yè)結(jié)晶方法與設(shè)備(自學(xué))

自學(xué)要求①掌握

結(jié)晶方法的分類。②掌握

3

種以上主要結(jié)晶器的名稱。③了解主要結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)形式。思考題作業(yè)題:無練習(xí)題目1.何為晶格、晶系和晶習(xí)？2.何為溶解度和超